アプリケーション
セラミック製ディーゼル微粒子フィルタ内部の亀裂を検出します。

背景
セラミック製微粒子フィルタの使用は、環境を破壊するすすなどの微粒子をディーゼルエンジンの排気ガス、特にトラックおよびバスで使用されるディーゼルエンジンから除去する方法として定着しています。こうしたフィルタは、直径約100 mm～300 mm（4インチ～12インチ）、高さ150 mm～350 mm（6インチ～14インチ）の大きな円筒形をしています。その多くは、コーディエライト、炭化ケイ素、またはセラミックによる、微細なハニカムパターンで作られています。高温の排気ガスが多孔質フィルタを高圧で強制的に通過すると、すす粒子がハニカムチャネルの表面で収集され、そこで熱によって分解または酸化します。

この複雑なセラミック構造は製造時、取り扱い時、または使用中に破損しやすく、性能の低下や機能不全が発生し、結果的に環境とエンジンの両方に被害を与える可能性があります。超音波試験では、新品および使用済みセラミックフィルタエレメントの内部破損を、手軽に、破壊することなく検出できます。通常、この方法は円筒の一方の端にアクセスするだけで実行できます。

装置
この試験は、従来の探傷器とフェイズドアレイ装置のどちらでも実行できます。Epochシリーズ探傷器（Epoch LTC、Epoch XT、またはEpoch 1000）のいずれかと、A601S-RB、V601-RB（500 KHz）などの低周波コンタクトタイプ探触子を組み合わせて使用します。探触子表面の軟らかいメンブレン（高分子ポリマー）を使用して音響エネルギーをフィルタに伝達するため、除去の困難な液体の接触媒質が不要です。高度なフィルタオプション（Epoch XT用。Epoch 1000では標準）は、機器の低周波応答を向上させ、大型フィルタの試験時のS/N比改善に役立ちます。フェイズドアレイ試験は、OmniscanまたはEpoch 1000、および1.5L16-A4などの1.5 MHzプローブで実行できます。

手順
手でしっかりと押し付けると、探触子がフィルタの一端と密着します。高周波音響エネルギーが板波となってセラミックハニカム内部を通過し、不連続部分がなければ遠端で反射して戻ります。端面と平行な亀裂があった場合は、フィルタの遠端を表す表示ポイントの手前でエコーを受信します。端面に対して傾いた亀裂があった場合は、直接的な反射波はありませんが、遠端からのエコーがなくなります。

下記の例は、Epoch XTとA601S-SB探触子の構成を示しています。左の画面イメージは、破損のないフィルタからの一般的なエコーパターンを表しています。その波形の左側のエコーは送出された音波パルスの反響を表し、右側のエコーは遠端からの反射を表しています。赤いゲートでマークした中間ゾーンには、大きなエコーがないはずです。右の画面イメージは、端面と平行な2つの亀裂のあるフィルタのエコーパターンを表しています。1つは全長の4分の1の位置にあり、もう1つは半分の位置にあります。音響エネルギーが遠い側の境界から反射しなくなったため、その波形の右側には大きなピークがなくなり、亀裂に対応する2つの新しいピークが表示されています。フィルタ上のさまざまな位置に探触子を移動すると、別の場所の亀裂を確認できます。

既知の良好な設定標準を使用して、フィルタのタイプごとに機器設定を確立し、それを使用して遠端からのエコーを最適化する必要があります。良品フィルタからのエコーパターンを確認し、変化を観測すると、熟練したオペレータであれば内部破損によるエコーの変化を迅速かつ確実に確認できます。

フェイズドアレイ試験

フェイズドアレイでは、セクターまたはリニアスキャンのどちらからでもフィルター断面イメージを得ることができます。そうすることで、オペレータが欠陥を視覚的に確認できるようになります。より大きなフェイズドアレイプローブと専用フィクスチャを使用すると、自動試験も実現できます。